Разработка и опыт применения системы механизированного УЗК крупногабаритных алюминиев - Неразрушающий контроль | Форум Дефектоскопист
Неразрушающий контроль | Форум Дефектоскопист
Вернуться   Неразрушающий контроль | Форум Дефектоскопист > Форум Дефектоскопист > Статьи о дефектоскопии


Старый 07.11.2014, 04:47   #1
В мире НК
Бывалый
 
Аватар для В мире НК
 
Регистрация: 10.06.2013
Сообщений: 268
Благодарил(а): 0 раз(а)
Поблагодарили: 14 раз(а)
Записей в дневнике: 1
Репутация: 18
По умолчанию Разработка и опыт применения системы механизированного УЗК крупногабаритных алюминиев

Об авторах

Сотрудники ЗАО «Фирма Зонд», Санкт-Петербург:



Цомук Сергей Роальдович
Генеральный директор, к. т. н., III уровень по акустическому виду НК.

Дамаскин Андрей Леонидович
Зав. сектором новых технологий

В последнее время потребители УЗК ужесточают требования к повышению эффективности и производительности дефектоскопии, а также к документированию процесса и результатов контроля, причем проблема достижения необходимой производительности становится особенно актуальной при контроле крупногабаритных изделий. Повышения производительности контроля добиваются, автоматизируя или механизируя отдельные операции, составляющие контроль - рутинное сканирование, предварительную обработку полученной информации или все операции, вплоть до выдачи финального протокола и принятия решения о дефектности изделия.

Специалистами фирмы «ЗОНД» создана и внедрена система (комплекс аппаратных, методических и организационных решений, полностью удовлетворяющих потребность заказчика в контроле) механизированного УЗК алюминиевых баллонов высокого давления и секций алюминиевого райзера (водоотделительной колонны) для морского бурения, которые производились и производятся на одном из машиностроительных предприятий России.

Объекты контроля и основные требования

Алюминиевый баллон высокого давления (АБВД, рис. 1) предназначен для использования в качестве пневмоаккумулятора на морских буровых платформах и представляет собой конструкцию, состоящую из трубы диаметром около 600 мм с толщиной стенки 32 мм и длиной 5 м и двух полусферических фланцев (донышек). Труба и донышки соединены между собой многопроходной сваркой плавлением.


Рис. 1. Алюминиевый баллон высокого давления (АБВД)

По требованию заказчика необходимо провести 100 % УЗК изделия, то есть проконтролировать основной металл заготовки, донышки и сварные швы. По ряду причин предприятия-изготовители комплектующих не имели возможности проводить УЗК, поэтому весь контроль решено было сосредоточить на заводе- сборщике изделий.

Райзер - это водоотделительная колонна для морского бурения, состоящая из отдельных секций, имеющих с двух сторон фланцы. Секции райзера - еще более сложное и крупногабаритное изделие (рис. 2), чем АБВД. Вся колонна собирается из отдельных секций с помощью болтов, для которых во фланцах имеются отверстия. Каждая секция состоит из двух труб длиной по 11 м с толщиной стенки 35 мм, сваренных встык. По концам этой сборки приварены фланцы с наружным диаметром около 900 мм, таким образом, общая длина каждой секции 22 м. Так же, как и АБВД, секции райзера изготовлены из алюминиевого сплава.


Рис. 2. Секция райзера

Требования к УЗК АБВД и райзера были установлены на основе стандарта АБТМ В594 [1], ГОСТ [2 - 4] и ряда ведомственных нормативных документов. Основным контрольным отражателем для основного металла служили различные плоскодонные отверстия (диаметрами от 1,6 до 3,2 мм), а для сварных швов - боковое цилиндрическое сверление диаметром 3,2 мм.

Поскольку УЗК проводился на сборочном предприятии, имелась возможность осуществлять контроль основного металла сборочных единиц на этапе их подготовки. В ряде случаев проводилась предварительная механическая обработка, что обеспечило хорошее качество поверхностей (не хуже 40). В процессе разработки системы УЗК решался вопрос обеспечения достаточной производительности контроля, учитывая значительные размеры объектов и отсутствие на предприятии автоматизированной аппаратуры. Было принято решение сочетать механизированный и ручной контроль, причем механизации подвергнуть процесс сканирования тела труб-заготовок, как имеющих большую длину и площадь (например, площадь поверхности труб одной секции райзера составляет 42 м2). Следует отметить, что на предприятии имелся опыт сплошного УЗК нескольких труб вручную с применением дефектоскопа УД2-12. Несмотря на наличие опытного и квалифицированного персонала затраты времени на контроль оказались недопустимы - два оператора с двумя дефектоскопами затрачивали на сканирование одной пятиметровой трубы две смены.

Аппаратную часть системы было решено реализовать на основе электронного блока дефектоскопа УДС2-52 «ЗОНД-2».

Возможности этого прибора [5] позволяют применять его для механизированного или автоматизированного контроля за счет многоканальности, наличия В-развертки для всех каналов и встроенной системы регистрации. Переносное исполнение и наличие всех типовых функций обеспечивают его работу и как обычного ручного дефектоскопа, что было весьма выгодно заказчику. Естественно, в аппаратном плане дополнительно потребовалась разработка сканеров для механизированного контроля, которые позволили бы совместно с «ЗОНД-2» реализовать контроль тела трубы АБВД и райзера.

УЗК основного металла трубы

Графо-аналитическое построение позволило выбрать способ сканирования трубы, обосновать количество и вид применяемых преобразователей (ПЭП) - спиральное сканирование (для вра-щения трубы был применен имевшийся на заводе вращатель, обеспечивающий скорость 2 - 5 об/мин) шестиэлементным сканером УСТ-2М. Последний представляет собой ручное устройство (рис. 3) на поворотных колесах, в котором установлены узел подвески ПЭП, коммутационный блок, распределитель контактной жидкости, датчик пути и ряд других элементов. Немало трудностей было, как всегда, связано с обеспечением стабильного акустического контакта. В результате был сконструирован акустический блок сканера с двойной плавающей подвеской и индивидуальной подачей воды под каждый ПЭП.


Рис. 3. Сканер УСТ-2М
Изображения
Тип файла: jpg 00.jpg (13.8 Кб, 46 просмотров)
Тип файла: jpg 01.jpg (8.4 Кб, 44 просмотров)
Тип файла: jpg 02.jpg (7.2 Кб, 44 просмотров)
Тип файла: jpg 03.jpg (19.1 Кб, 43 просмотров)
В мире НК вне форума   Ответить с цитированием
Старый 07.11.2014, 04:52   #2
В мире НК
Бывалый
 
Аватар для В мире НК
 
Регистрация: 10.06.2013
Сообщений: 268
Благодарил(а): 0 раз(а)
Поблагодарили: 14 раз(а)
Записей в дневнике: 1
Репутация: 18
По умолчанию

Применительно к этой задаче совместно с фирмой «Амати-Акустика» были разработаны специальные широкозахватные РС ПЭП. Всего в акустическом блоке УСТ-2М установлены с перекрытием шесть ПЭП, что обеспечивает прозвучивание полосы металла шириной 100 мм за один оборот трубы. В процессе контроля оператор удерживает сканер на поверхности трубы, а необходимый шаг сканирования задается углом установки опорных колес. Вес сканера - 1,7 кг.

Использованные особенности дефектоскопа

Дефектоскоп «ЗОНД-2» обладает возможностью формирования В-развертки как по времени, так и по сигналам датчика пути. Установленный УСТ-2М датчик пути вырабатывает синхроимпульсы при движении сканера вдоль траектории сканирования. При этом изображение сигналов В-развертки на приборе имеет координатную связь с траекторией движения, что позволяет оператору легко ориентироваться в случае появления эхо-сигналов на экране.

Изображение формируемой по датчику пути В-развертки прибора при контроле показано на рис. 4. Все это изображение записывается в энергонезависимую память дефектоскопа и может быть извлечено для просмотра в любой момент. В каналах 2, 4, 6 можно видеть сигналы от выявленных отражателей; в нижней строке экрана отображается координата сканера, при которой была сделана запись.



Рис. 4. В-развертка дефектоскопа

Программное обеспечение дефектоскопа включает в себя программу для просмотра протоколов и базу данных. Оно позволяет хранить в компьютере все протоколы контроля, производить просмотр необходимых записей. На рис. 5 в левой части экрана приведено изображение записи протокола В-развертки, а в правой части - А-сканы в любых двух каналах, соответствующие положению маркера просмотра В-развертки.


Рис. 5. Просмотр протокола контроля

УЗК основного металла фланца


Фланец представляет собой штампованную поковку. В соответствии с нормативными документами каждое сечение такого изделия должно быть прозвучено не менее чем с двух перпендикулярных направлений. На рис. 6 видно, насколько сложным для контроля является объект с точки зрения обеспечения 100 % прозвучивания всех сечений с нескольких направлений, а также хорошо представимы реальные размеры фланца. Специально для обеспечения возможности УЗК было принято решение проводить контроль предварительно обработанной заготовки. Обработка производилась с припуском от 5 до 20 мм в различных зонах, при этом непрозвученные зоны, неизбежно возникающие при контроле прямым лучом эхо-методом, оказывались удаленными при заключительной обработке.


Рис. 6. Секция с фланцами

В соответствии с требованиями [1] заготовку фланца разделили на несколько зон по толщине в направлении прозвучивания. Для каждой зоны были приняты уровни чувствительности браковки, устанавливаемые по плоскодонным отверстиям диаметрами от 1,6 до 3,2 мм. Для выравнивания чувствительности по глубине применили ВРЧ, настраиваемую по соответствующим аттестованным образцам, для прозвучивания с криволинейных поверхностей ввели корректировку чувствительности.
Изображения
Тип файла: jpg 03.jpg (19.1 Кб, 0 просмотров)
Тип файла: jpg 04.jpg (14.5 Кб, 43 просмотров)
Тип файла: jpg 05.jpg (21.8 Кб, 42 просмотров)
Тип файла: jpg 06.jpg (18.5 Кб, 44 просмотров)
В мире НК вне форума   Ответить с цитированием
Старый 07.11.2014, 04:56   #3
В мире НК
Бывалый
 
Аватар для В мире НК
 
Регистрация: 10.06.2013
Сообщений: 268
Благодарил(а): 0 раз(а)
Поблагодарили: 14 раз(а)
Записей в дневнике: 1
Репутация: 18
По умолчанию

Как и при УЗК трубы, применили сочетание механизированного и ручного видов контроля. Механизированный сканер УСФ-1 (рис. 7) с акустическим блоком из нескольких РС ПЭП использовали для прозвучивания с поверхностей, имеющих большие площади. Ручной контроль проводили для прозвучивания радиусных зон, зоны сварки. Возможности дефектоскопа «ЗОНД-2» обеспечивают быстрый переход между различными режимами как для многоканального, так и для ручного контроля: количество подключенных ПЭП для каждой зоны зависит от ее размера и определяется соответствующим режимом прибора.


Рис. 7. Сканер УСФ-1

В отличие от фланца контроль донышка АБВД не механизировали. У заготовки донышка практически нет плоских или цилиндрических поверхностей - все поверхности сферические. Механизация такого контроля реализуема, но для данной задачи обошлась бы слишком дорого. Поэтому была разработана методика ручного контроля (рис. 8) на базе прибора «ЗОНД-2». Рабочая частота - 2,5 МГц, примененный ПЭП - раздельно-совмещенный, способ регистрации - в виде А- и В-разверток. Мертвая зона, заданная заказчиком, - 2 мм.


Рис. 8. Контроль донышка баллона

Последний объект контроля - сварной шов весьма ответственный объект, который подвергается контролю в финале сборки изделия. Несмотря на то, что в процессе разработки технологии контроля сварки был спроектирован сканер, решено было ограничиться ручным контролем.

Разработка технологии значительных трудностей не вызвала. Рабочая частота - 2,5 МГц, схема сканирования - поперечно-продольная. Контроль сварных швов как АБВД, так и секции райзера проводили ПЭП 65° (по стали) прямым лучом для центральной части и корня и ПЭП 50° (по стали) однократно отраженным лучом со стороны цилиндрических частей. Из-за кривизны контактной поверхности контроль шва АБВД со стороны сферической части и шва райзера со стороны радиусной части фланца проводили только прямым лучом. Основная модель дефекта - цилиндрическое боковое сверление 03,2 мм. Для выравнивания чувствительности контроля также применяли ВРЧ, настроенную по аттестованному образцу.

Следует отметить, что большинство дефектов сварки сконцентрировано в прикорневой зоне, поэтому значительное количество сварных швов можно было отремонтировать зачисткой, вырубкой дефектной зоны и повторной сваркой. Однако эта операция была исключена для АБВД после приваривания второго донышка. В исключительных случаях для прикорневых дефектов в этих случаях применяли зачистку специальным инструментом через отверстие в донышке.

Результаты внедрения системы УЗК

Результаты применения разработанной системы УЗК в течение почти двух лет следующие: проконтролировано 166 труб тела АБВД и райзера, 137 фланцев райзера, 346 донышек баллона и 457 сварных швов.

Применение механизированного контроля вместо ручного увеличило производительность в 4 - 5 раз.

Забракованы тела четырех труб, в 12 обнаружены допустимые дефекты. Забраковано также 3 донышка баллона, 25 фланцев райзера, выявлено 12 недопустимых дефектов в корне шва.

Вся система была реализована на 4-х экземплярах дефектоскопа «ЗОНД-2». Практика применения показала, что в ряде случаев, при правильном выборе дефектоскопа и соотношения между уровнем автоматизации, механизации и объемом ручного контроля, можно создавать достаточно эффективные, производительные и при этом недорогие системы контроля.

Литература


1. ASTM B594. Standard Practice for Ultrasonic Inspection of Aluminum-Alloy Wrought Products for Aerospace Applications (Стандартная практика по ультразвуковому контролю изделий из алюминиевых сплавов для аэрокосмических приложений).

2. ГОСТ 17410-78. Контроль неразрушающий. Трубы металлические бесшовные цилиндрические. Методы ультразвуковой дефектоскопии.

3. М.: Изд-во стандартов, 1978.

4. ГОСТ 24507-80. Контроль неразрушающий. Поковки из черных и цветных металлов. Методы ультразвуковой дефектоскопии. - М.: Изд-во стандартов, 1980.

5. ГОСТ 14782-86. Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые.

6. М.: Изд-во стандартов, 1986.

7. Цомук С. Р. и др. Принципиальные особенности многоканального ультразвукового дефектоскопа УДС2-52 «ЗОНД-2». - В мире НК. 2004. № 4(26). С. 52-56.
Изображения
Тип файла: jpg 07.jpg (18.2 Кб, 47 просмотров)
Тип файла: jpg 08.jpg (26.4 Кб, 47 просмотров)
В мире НК вне форума   Ответить с цитированием
Старый 09.11.2014, 10:41   #4
admin
Администратор
 
Аватар для admin
 
Регистрация: 16.04.2012
Сообщений: 2,327
Благодарил(а): 58 раз(а)
Поблагодарили: 258 раз(а)
Записей в дневнике: 3
Репутация: 215
По умолчанию

Цомук С.Р., Дамаскин А.Л. Разработка и опыт применения системы механизированного УЗК крупногабаритных алюминиевых изделий. − В мире НК. − Декабрь 2008 г. − № 4 (42). − С. 66−68. Статья любезно предоставлена редакцией журнала «В мире НК» (http://www.ndtworld.com). Наиболее точная и достоверная версия – в прикрепленном файле.
Вложения
Тип файла: pdf 42_66-68.pdf (457.3 Кб, 5 просмотров)
admin вне форума   Ответить с цитированием
Ответ
Похожие темы
Тема Автор Раздел Ответов Последнее сообщение
Olympus: передовые решения НК Olympus Ультразвуковой контроль 188 16.10.2018 12:05
Современная аппаратура для УЗК металлоконструкций admin Статьи о дефектоскопии 4 03.04.2014 09:57
НК как компонент стратегии минимизации рисков и затрат admin Статьи о дефектоскопии 3 28.01.2014 20:45
Автоматический ультразвуковой контроль сварных стыков при ст admin Статьи о дефектоскопии 3 28.01.2014 13:30
Степень объективности регистрируемых результатов ультразвуко admin Статьи о дефектоскопии 1 17.11.2012 19:14


Опции темы
Опции просмотра

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.

Быстрый переход

VK Defektoskopist OK Defektoskopist Facebook Defektoskopist Instagram Defektoskopist YouTube Defektoskopist


Текущее время: 00:42. Часовой пояс GMT +3. Copyright ©2000 - 2018. Перевод: zCarot.
Внимание, коллеги! В целях нормальной работы форума администрация оставляет за собой право на обработку персональных данных зарегистрированных пользователей. В случае вашего несогласия просьба написать жалобу на defektoskopist.ru@gmail.com